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美莱特早新闻 电路设计降压,一定要用变压器吗

2019-08-17 23:06:20

降压,一定要用变压器吗?其实不是这样的,除了变压器,电容也是可以降压,今天,就带领大家了解一下电容降压!

 

电容降压的工作原理

利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。

 

例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA,但在电容器上并不产生功耗,应为如果电容是一个理想电容,则流过电容的电流为虚部电流,它所作的功为无功功率。

 

敲黑板,下面先说一下什么是无功功率

无功功率是什么?

无功功率是指在具有电抗的交流电路中,电场或磁场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量,另一部分时间则释放能量,在整个周期内平均功率是零,但能量在电源和电抗元件(电容、电感)之间不停地交换。交换率的最大值即为“无功功率”。单相交流电路中,其值等于电压有效值、电流有效值和电压与电流间相位角的正弦三者之积。单位为Var、KVar

注:记得顺便了解一下:有功功率、视在功率

 

根据这个特点,我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件,则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如,我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联,在接到220V/50Hz的交流电压上,灯泡被点亮,发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA,它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。

 

同理,我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上,灯泡同样会被点亮,而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此,电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

 

下图为阻容降压的典型应用,C1为降压电容,R1为断开电源时C1的泄放电阻(注意为了安全,这个电阻必须有,安全永远排第一位),D1为半波整流二极管,D2在市电的负半周为C1提供放电回路,否则电容C1充满电就不工作了,Z1为稳压二极管,C2为滤波电容。输出为稳压二极管Z1的稳定电压值。

在实际应用中,可以用下图代替上图,这里用了Z1正向特性和反向特性,其反向特性(也就是其稳压特性)来稳定电压,其正向特性用来在市电负半周给C1提供放电回路。在小电压全波整流输出时,最大输出电流即为:

 

容抗:Xc=1/(2πfC)

电流:Ic = U/Xc=2πfCU

 

采用电容降压时应注意以下几点:

根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容,而不是依据负载的电压和功率。

限流电容必须采用无极性电容,绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。

电容降压不能用于大功率条件,因为不安全。

电容降压不适合动态负载条件。

同样,电容降压不适合容性和感性负载。

当需要直流工作时,尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。


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